Primer examen de electrónica

Definición de electrónica

Rama de la física que estudia y controla el comportamiento del flujo de electrones a través de un material en específico.

Definición de elemento primario

Un elemento primario, también conocido como sensor es un dispositivo capaz de medir magnitudes físicas o químicas y transformarla en magnitudes eléctricas.

Elemento primario diferenciado

Miden la diferencia entre dos magnitudes.

Elemento primario referencial

Miden una variable respecto a un punto de referencia constante o conocido.

Ramas de la electrónica

Microelectrónica: Fabricación de dispositivos electrónicos pequeños.
Electrónica de potencia: Controla y realiza conversiones entre grandes cantidades de energía.
Optoelectrónica: Estudia la interacción entre la luz y la electrónica.
Bioelectrónica: Estudia la aplicación de la electrónica en entornos biológicos.
Electrónica industrial: Se centra en la automatización y control de procesos industriales.

Definición de trasnductor

Convierten una forma de energía en otra, la configuración de circuito condiciona que puedan contener sensores u otros componentes de acondicionamiento.

Definición de Vrms

El Vrms es el voltaje equivalente en corriente directa que produce la misma potencia o el mismo calor sobre una resistencia.
El Vrms se calcula como Vp(0.7071).

Materiales semiconductores intrínsecos

Materiales semiconductores refinados para ser extremadamente puros.

Materiales semiconductores extrínsecos

Es un material semiconductor intrínseco que ha sido dopado.

Material extrínseco tipo n

Se crea añadiendo 5 átomos con electrones de valencia, cuando se une a la red de enlaces, queda un electrón de valencia libre de modo que ahora el conductor es portador mayoritario de electrones y, por lo tanto, de carga negativa.

Material extrínseco tipo p

Se crea añadiendo 3 átomos con electrones de valencia, de modo que, al unirse a la red, le falta un electrón para completar el enlace, formándose un hueco (carga positiva) capaz de moverse a través del material. De esta manera, el material es portador mayoritario de huecos.

Voltajes de activación del diodo

Si = 0.7V
Ge = 0.3V
GaAs = 1.2V

Tipos de diodos

• Diodo rectificador o diodo de uso general:
  Utilizado en circuitos rectificadores de AC a DC.

• Diodo zener:
  La polarización de este diodo es inversa y conduce cuando se alcanza el voltaje nominal.

• Diodo schottkly:
  Su caída de voltaje va de 0.5 a 2V, usado en circuitos de alta velocidad con pocas caídas de voltaje.

• Diodo túnel: Su dopaje es de 1000 veces más, por lo que cuando el voltaje aumenta, la corriente disminuye.

• Diodo varicap
  Utilizado para proporcionar capacitancia variable.

• Fotodiodo:
  Permite el flujo de corriente cuando se induce luz.

• Diodo LED
  Emite fotones (luz).

• Diodo térmico
  Medición y monitoreo de temperatura.

• Diodo de recuperación rápida

• Diodo láser

• Diodo Gunn
  Generación de microondas

• Diodo de recuperación al paso
  Generar pulsos extremadamente rápidos

• Diodo de vacío

Tiempo de recuperación en inversa (trr)

El tiempo de recuperación en inversa indica el tiempo que opera un diodo en un semiciclo donde no debería, esto, se está ligado directamente a la frecuencia de la señal que se le impone al diodo, de modo que, ante conmutaciones rápidas, el diodo necesita de un tiempo de recuperación donde el flujo de electrones a través de los materiales tipo p y n se estabilice hasta no conducir.
De esta manera, se sabe que, si la frecuencia de operación es mayor que el tiempo de recuperación en inversa del diodo, el propio diodo no funcionará como se esperaría.

Corriente de saturación en inversa (Is)

Corriente de la que se habla cuando se habla del tiempo de recuperación en inversa, es precisamente la corriente que se origina en el semiciclo donde no se debería de conducir, debido a la construcción del material tipo p y n NO ideal los portadores minoritarios fluyen a través del material en polarización inversa.
Esta corriente es mayor cuando se incrementa la temperatura, duplicándose por cada incremento de 10 grados.

Diodo zener

Cuando el diodo zener no es polarizado inversamente con un voltaje mayor al voltaje nominal del zener el diodo se comporta como cualquier otro: en la polarización directa actúa como un interruptor cerrado (fuente de voltaje con el valor del voltaje de activación del diodo), en polarización inversa no deja pasar la corriente.
Sin embargo, cuando el voltaje en polarización inversa es mayor que el voltaje nominal del zener, el diodo actúa como una fuente de voltaje con valor igual a la magnitud nominal del zener.

Aplicaciones del diodo zener

• Fuente confiable

• Regulador de voltaje

• Recortadores de señal

Cómo funciona un optoacoplador

Se transfiere una señal eléctrica a través de dos circuitos únicamente cuando se enciende un LED.

Aplicaciones del diodo

• Rectificadores (media onda y onda completa)

• Fuente confiable

• Interruptor

• Osciladores de frecuencia

• Regulador de voltaje

• Capacitor

• Sensor de temperatura

• Sensor de presencia

• Recortador de señal

Efectos de la temperatura en las regiones del diodo

• Cuando la temperatura aumenta, el voltaje de activación del diodo disminuye

• Cuando la temperatura aumenta, la corriente de saturación inversa aumenta

• Cuando la temperatura aumenta el voltaje zener disminuye

Modelos del diodo

• Modelo ideal
  En polarización directa, el diodo se sustituye por un cortocircuito.
  En polarización inversa, el diodo se sustituye por un circuito abierto.

• Modelo aproximado
  En polarización directa, el diodo se sustituye por una fuente de voltaje con magnitud igual al voltaje de activación del diodo.
  En polarización inversa, el diodo se sustituye por un circuito abierto.

• Modelo de segmentos lineales
  En polarización directa, el diodo se sustituye por una fuente de voltaje con magnitud igual al voltaje de activación del diodo y se le agrega una resistencia nominal en serie.
  En polarización inversa, el diodo se sustituye por un circuito abierto.
  

Resistencia de un diodo en CA y CD

La resistencia de CD en un diodo es estática, Ir = Vd/Id.
La resistencia en AC en un diodo es dinámica, Ir = Vd2 - Vd1 / Id2 - Id1
El comportamiento es el mismo, por debajo del punto Q la resistencia es infinita.
Por arriba del punto Q la resistencia es cero.

Análisis de circuitos con LEDs

El LED se sustituye por una fuente de voltaje con magnitud igual a la del voltaje de activación del LED (varía según el color del LED).

Recortadores de señal

Circuito capaz de suprimir porciones negativas o positivas de una señal.

Sujetador de señal

Circuito capaz de aplicar un voltaje de CD a una señal de AC, es decir, aplicar un offset.

Rectificadores de media onda

Vcd = 0.318Vp
Vrms = 0.5Vp

Rectificadores de onda completa

Vcd = 0.636Vp
Vrms = 0.7071Vp